CN110624209B - 健身设备、数据监控方法及其装置、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种健身设备，包括基座、运动臂组件、操作件、力量检测组件、角度传感器组件和控制器。运动臂组件与基座转动连接。操作件设置在运动臂组件上。力量检测组件设置在操作件上并用于检测操作件在不同位置上的受力信息。角度传感器组件设置在运动臂组件上并用于检测运动臂组件与基座之间的关节夹角。控制器用于根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。本发明的健身设备无需采用较多复杂的传感器，就能以较为简单且成本更低的方式获得全面的健身数据，以便用户后期了解其健身数据并依此做出锻炼调整。

Description

健身设备、数据监控方法及其装置、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及健身器械领域，特别是涉及一种健身设备、数据监控方法、数据监控装置、计算机设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前健身设备主要针对于用户的生理特征的采集(心率，血压等数据)，或者用户锻炼动作的计数数据的采集，针对于用户在预设方向上，例如重力方向上的出力特征数据采集的设备数量少，一般是基于配重的设备，使用拉压力传感器感应驱动配重的绳索或杠杆相对于配重的拉压力，来采集用户的出力特征数据。

然而，发明人在实施过程中发现：一般基于配重且能够检测出力特征数据的健身设备中的传感器功能单一，往往需要多种传感器协同工作才能获得更加全面的锻炼数据，例如摄像头，红外传感器等来计数，增加了***的复杂性且监测成本高。因此，亟需一种能够全面采集用户锻炼数据、而又不增加***复杂性和提高监测成本的健身设备。

发明内容

基于此，有必要针对现有的健身设备的锻炼数据采集不够全面、而且采集方式较复杂的问题，提供一种健身设备、数据监控方法、数据监控装置、计算机设备及计算机可读存储介质。

一种健身设备，包括基座、运动臂组件、操作件、力量检测组件、角度传感器组件和控制器。

运动臂组件与所述基座转动连接。操作件设置在所述运动臂组件上。力量检测组件设置在所述操作件上并用于检测所述操作件在不同位置上的受力信息。角度传感器组件设置在所述运动臂组件上并用于检测所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角。控制器用于根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

上述的健身设备中，由力量检测组件检测获取预设时间段内操作件在不同位置上的受力信息；由设置在运动臂组件上的角度传感器组件检测运动臂组件与基座之间的关节夹角；最后由控制器根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。相较于现有的健身设备，本发明的健身设备无需采用较多复杂的传感器，就能以较为简单且成本更低的方式获得全面的健身数据，以便用户后期了解其健身数据并依此做出锻炼调整。

一种数据监控方法，应用于上述实施例所述的健身设备，包括：

获取预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息；

获取所述预设时间段内所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角；

根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

上述数据监控方法中，通过获取预设时间段内操作件在不同位置上的受力信息；并获取运动臂组件与基座之间的关节夹角；最后根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。相较于现有的健身设备，本发明的健身设备无需采用较多复杂的传感器，而是检测操作件的受力信息以及运动臂组件与基座之间的关节角度，就能以较为简单且成本更低的方式获得全面的健身数据，以便用户后期了解其健身数据并依此做出锻炼调整。

一种数据监控装置，应用于上述实施例所述的健身设备，包括：

受力信息获取模块，用于获取预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息；

关节角度获取模块，用于获取所述预设时间段内所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角；

健身数据获取模块，用于根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。

附图说明

图1为本发明的健身设备在一个实施例中的结构示意图；

图2为本发明的健身设备在一个实施例中的卧放示意图；

图3为本发明的健身设备在一个实施例中的竖放示意图；

图4为本发明的控制器与其他结构在一个实施例中的电连接示意图；

图5为本发明的数据监控方法在一个实施例中的流程示意图；

图6为本发明的步骤16在一个实施例中的流程示意图；

图7为本发明的步骤16在一个实施例中的流程示意图；

图8为本发明的力量检测组件与操作件在一个实施例中的装配示意图；

图9为本发明的力量检测组件与操作件在一个实施例中的装配示意图；

图10为本发明的力量检测组件在一个实施例中的计算用户施力的原理示意图；

图11为本发明的步骤16在一个实施例中的流程示意图；

图12为本发明的数据监控方法在一个实施例中的流程示意图；

图13为本发明的数据监控装置在一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种健身设备100，可供用户操作，以实现健身的目的。

如图1所示，健身设备100包括基座10、运动臂组件20、操作件30、驱动组件40和控制器50。运动臂组件20与基座10活动连接。操作件30设置在运动臂组件20上。请结合图4，健身设备100还包括力量检测组件80和角度传感器组件70。力量检测组件80设置在操作件30上并用于检测操作件30在不同位置上的受力信息。角度传感器组件70设置在运动臂组件20上并用于检测运动臂组件20与基座10之间的关节夹角。控制器50用于根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

具体的，基座10用于供用户保持卧躺或者坐着姿态。如图1和图2所示，基座10可用于卧放，以便用户进行卧推、坐推等健身运动；如图3所示，也可用于竖放，以便用户进行引体向上、举重、举臂等健身运动，具体可以根据场景需求进行不同放置。

运动臂组件20与基座10活动连接。在其中一个实施例中，运动臂组件20与基座10转动连接。如此，运动臂组件20可相对基座10转动至不同的夹角。在另外一个实施例中，运动臂组件20与基座10滑动连接。如此，运动臂组件20可相对基座10滑动至不同的位置，例如，从基座10的一端滑动到相对的另一端。在其他一个实施例中，运动臂组件20与基座10可伸缩连接，例如，运动臂组件20的一端与基座10固定连接，另一端可相对靠近或者远离基座10。运动臂组件20包括运动臂，运动臂具有一定刚度，以避免运动臂因受到较大作用力而导致发生较大形变，影响其寿命。运动臂的形状可为直杆状、柱状、弧状等。此外，运动臂的数量可根据具体需求进行设置，当运动臂的数量为一个时，该运动臂与基座10转动连接；当运动臂的数量为多个时，多个运动臂依次转动连接，位于外侧的其中一个运动臂与基座10转动连接。本实施例中，多个为两个或者两个以上。其中一个运动臂与基座10转动连接，其余的运动臂依次转动连接并连接至该运动臂上。

操作件30设置在运动臂组件20上。操作件30为供用户操作的部件，例如可供用户的手部握持，以进行手部运动、全身运动等，例如卧推、背拉、举臂、举重等锻炼；当然，也可供用户的脚部抵持操作件30，以进行抬腿、踢腿等腿部运动。操作件30可以杆状、工字状等。在其中一个实施例中，操作件30设置在运动臂组件20的远离基座10的端部上，即形成“T”形。在另外一个实施中，操作件30设置在运动臂组件20的远离基座10的中部上，即形成十字状。在健身过程中，用户通过操作操作件30，带动运动臂组件20相对基座10运动，因此操作件30的位置会发生改变。

驱动组件40包括电机41，电机41用于驱动运动臂组件20相对基座10运动。在其中一个实施例中，请结合图1，在锻炼过程中，电机41驱动运动臂组件20相对基座10沿着图中所示的顺时针或者逆时针转动，从而带动设置在运动臂组件20上的操作件30相对基座10转动。电机41可以设置在运动臂组件20上，也可以设置在基座10上，还可以部分设置在运动臂组件20上，部分设置在基座10上。

请结合图4，力量检测组件80设置在操作件30上，并用于检测操作件30在不同位置上的受力信息。在使用过程中，将力量检测组件80套设在操作件30上。当用户操作操作件30时，例如抓取或者抵持操作件30，位于用户的手部和操作件30之间的力量检测组件80可以检测操作件30的受力信息。

角度传感器组件70设置在运动臂组件20上并用于检测运动臂组件20与基座10之间的关节夹角。在用户移动操作件30而带动运动臂组件20相对基座10运动，或者因电机41驱动而使得运动臂组件20相对基座10运动时，运动臂组件20与基座10之间的关节夹角发生改变，操作件30的位置也发生改变。通过获取运动臂组件20与基座10之间的关节夹角，可以获取操作件30的位置信息。其中，运动臂组件20与基座10的关节夹角与运动臂组件20的运动臂数量有关。当运动臂的数量为一个时，角度传感器组件70检测该运动臂与基座10的关节夹角。当运动臂的数量为多个时，角度传感器组件70分别检测运动臂与基座之间的关节夹角以及两两运动臂之间的关节夹角。

控制器50分别与力量检测组件80和角度传感器组件70电连接。控制器50在接收到力量检测组件80检测到的受力信息以及角度传感器70检测到的关节角度后，根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

其中，健身数据为用户在锻炼时间段内产生的数据，包括用户在预设方向上的出力特征数据以及锻炼幅度数据。进一步地，根据锻炼幅度数据还可以获得有效锻炼次数。

根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，可以获得用户在预设方向上的出力特征数据。根据关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获得操作件30的位置信息，进而获得用户的锻炼幅度数据，然后根据锻炼幅度数据获得有效锻炼次数。操作件30的受力信息为操作件30在用户操作操作件30时所受的作用力，例如为操作件30在预设方向上的受力大小。而由于操作件30的位置跟随用户操作而移动或者跟随运动臂组件20的移动而发生改变，则操作件30的位置信息可以为预设时间段内每一时刻的位置，也可以为预设时间段内的每一段采样时间的位置。采样时间依健身设备100的精度而定，采样时间越小，采集到的位置越多，精度越高。

基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系为基座10与操作件30的几何关系，例如角度关系和距离关系。但是，由于基座10与操作件30的几何关系与运动臂组件20的构型相关，运动臂组件20的构型不同，基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系不同。现以一个运动臂的构型进行说明：

示例性的，请结合图1，运动臂组件20包括第一运动臂21，第一运动臂21与基座10转动连接，并在连接处形成第一关节42。操作件30、第一运动臂21和基座10之间存在几何关系，以第一关节42的中心为三维坐标系的原点，以基座10所在平面为X-Z平面，以基座10所在平面的法向为Y轴方向，建立基座坐标系O-XYZ，假设第一运动臂21与基座10之间的关节夹角为α₁，第一关节42的中心与操作件30的中心之间OP的距离为L1，操作件30的中心为P点，则其坐标P(x,y)表示如下：

P(x,y)＝(L₁*cos(α₁),L₁*sin(α₁))

如此，通过获取第一运动臂21与基座10之间的关节夹角的方式，即可计算出当前操作件30所在的位置，即获得操作件30的位置信息。其中，α₁可由角度传感器组件70测得，L1可直接通过测距获得。

进一步地，根据位置信息可以确定操作件30在预设锻炼时间段内的移动情况，并计算出用户在锻炼时的锻炼幅度数据，以及根据锻炼幅度数据确定有效锻炼次数。相较于现有的通过红外传感器以及摄像头来对用户运动进行计数，本发明采用的关节角度检测方式更加简单，有利于降低监测成本。

再有，根据受力信息以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，可以获得操作件30在预设方向上的受力大小：

示例性的，假设预设方向为重力方向，预设运动阻力为F_g，F_g与运动臂组件20之间的夹角为α₃。用户施加的合力F_user在重力方向上的分力为F_userg，在水平方向上的分力为F_userh，则：

F_userg＝F_user cos(θ_user)cos(α₃)

F_userh＝F_user cos(θ_user)sin(α₃)

当运动臂组件20为一个运动臂的构型时，基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系为：

因此，

式中，α₁为第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，可直接通过角度传感器组件70检测而得。F_user以及θ_user可由力量检测组件80检测到的受力信息计算而得。

如此，可根据力量检测组件80检测到的受力信息、关节夹角以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，确定操作件30在预设方向上的受力大小，进而获得用户在预设方向上的出力特征数据。

由于设置在操作件30上的力量检测组件80采集到的受力情况是基于操作件坐标系确定的，然而，当操作件30的位置被改变时，操作件坐标系也会相对基座坐标系发生旋转。因此，只根据基于操作件坐标系的受力情况，是无法分析获得操作件30在预设方向(如重力方向)的受力，从而导致用户无法知道实际在预设方向上做的有效运动为多少。

而在本实施例中，由于基座坐标系在操作件30操作过程中不会发生位移，而且基座坐标系与操作件坐标系之间存在一定的转换关系，因此，通过基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，将实时旋转的操作件坐标系上的受力情况转换为基座坐标系上的受力情况。如此，根据基座坐标系上的受力情况，可以获得的操作件30在预设方向上的受力大小，从而获得能够真实反映用户有效的出力特征数据。

上述的健身设备100，由力量检测组件80检测获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；由设置在运动臂组件20上的角度传感器组件70检测运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；最后由控制器50根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取在预设方向上的出力特征数据、锻炼幅度数据及有效锻炼次数等健身数据。相较于现有的健身设备，本发明的健身设备100无需采用较多复杂的传感器，而是检测操作件30的受力信息以及运动臂组件20与基座10之间的关节角度，结合基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，就能以较为简单且成本更低的方式获得全面、有效的健身数据，便于用户后期了解其健身数据并依此做出锻炼调整。

本发明实施例还提供一种数据监控方法，应用于上述实施例中的健身设备100。如图5所示，数据监控方法包括以下步骤：

步骤S12，获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；

步骤S14，获取预设时间段内运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；

步骤S16，根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

其中，预设时间段为完成一次锻炼模式所需的时间，例如用户选择卧推锻炼模式，设定的时间为早上九点运动至早上11点，则早上九点至早上11点的设定运动时间内，用户需进行卧推锻炼。

对于步骤S16，如何根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据，详细请参见上文健身设备100实施例中的控制器50获取健身数据的方式，在此不再赘述。

上述的数据监控方法中，通过获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；并获取运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；最后根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取在预设方向上的出力特征数据、锻炼幅度数据及有效锻炼次数等。相较于现有的健身设备，本发明的健身设备100无需采用较多复杂的传感器，而是检测操作件30的受力信息以及运动臂组件20与基座10之间的关节角度，就能以较为简单且成本更低的方式获得全面、有效的健身数据，以便用户后期了解其健身数据并依此做出锻炼调整。

请参阅图2，在其中一个实施例中，运动臂组件20包括多个运动臂，多个运动臂依次转动连接，位于外侧的其中一个运动臂与基座10转动连接。驱动组件40包括多个电机41，多个电机41与多个运动臂一一对应，并分别用于驱动多个运动臂相对基座10转动。

本实施例中，多个为两个或者两个以上。其中一个运动臂与基座10转动连接，其余的运动臂依次转动连接并连接至该运动臂上。例如，运动臂的数量为两个，其中一个运动臂与基座10转动连接，另外一个运动臂与该运动臂转动连接。又例如，运动臂的数量为三个，第一个运动臂与基座10转动连接，第二个运动臂与第一个运动臂转动连接，第三个运动臂与第二个运动臂转动连接。

电机41的数量为多个，每个电机41对应一个运动臂并驱动对应的运动臂相对10转动。例如，电机41的数量为三个，第一个电机41用于驱动第一个运动臂相对基座10转动，第二个电机41驱动第二个运动臂相对第一个运动臂转动，第三个电机41驱动第三个运动臂相对第二个运动臂转动。

请一并参阅图2和图3，在其中一个实施例中，运动臂的数量为两个。具体的，运动臂组件20包括第一运动臂21和第二运动臂22。

第一运动臂21与基座10转动连接，并在连接处形成第一关节42。第二运动臂22与第一运动臂21转动连接，并在连接处形成第二关节43，操作件30设置在第二运动臂22的远离第二关节43的位置上。电机41包括第一电机411和第二电机412，第一电机411用于驱动第一运动臂21绕着第一关节42相对基座10转动，第二电机412用于驱动第二运动臂22绕着第二关节43相对第一运动臂21转动。

其中，第一运动臂21的形状和第二运动臂22的形状可以相同，例如均为直杆状、柱状、弧状等，当然也可以不同。第一运动臂21与基座10之间的连接处形成第一关节42，第一运动臂21可绕着第一关节42相对基座10转动。第二运动臂22与第一运动臂21之间的连接处形成第二关节43，第二运动臂22可绕着第二关节43相对第一运动臂21转动。

在某一具体实施例中，第一运动臂21与基座10相对转动的角度范围为0度至180度，第一运动臂21与第二运动臂22相对转动的角度范围为270度至320度。

操作件30设置在第二运动臂22的远离第二关节43的位置上。当第一电机411驱动第一运动臂21绕着第一关节42相对基座10转动时，第一运动臂21带动第二运动臂22和操作件30相对基座10转动。当第二电机412驱动第二运动臂22绕着第二关节43相对第一运动臂21转动时，第二运动臂22带动操作件30相对第一运动臂21转动。

请参阅图4，在其中一个实施例中，角度传感器组件70包括第一角度传感器71和第二角度传感器72。第一角度传感器71设置在第一运动臂21上并与控制器50电连接，并用于检测第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，并将检测结果发送至控制器50。第二角度传感器72设置在第二运动臂22上并与控制器50电连接，并用于检测第二运动臂22与第一运动臂21之间的关节夹角，并将检测结果发送至控制器50。

控制器50还用于根据第一角度传感器71的检测结果以及第二角度传感器72的检测结果，结合基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

在用户移动操作件30而带动第一运动臂21和第二运动臂22运动，或者因第一电机411驱动而使得第一运动臂21运动，第二电机412驱动而使得第二运动臂22转动时，第一运动臂21与基座10之间的关节夹角、以及第一运动臂21与第二运动臂22之间的关节夹角发生改变。

请结合图2，操作件30、第一运动臂21、第二运动臂22和基座10之间存在几何关系，以第一关节42的中心为三维坐标系的原点，以基座10所在平面为X-Z平面，以基座10所在平面的法向为Y轴方向，建立基座坐标系O-XYZ，假设第一运动臂21与基座10之间的关节夹角为α₁，第一运动臂21与第二运动臂22之间的关节夹角为α₂，第一关节42的中心与第二关节44的中心之间的距离为L1，第二关节44的中心与操作件30的中心之间的距离为L2，操作件30的中心为P点，则其坐标P(x,y)表示如下：

P(x,y)＝[(L₁*cos(α₁)+L₂*cos(2π-α₁-α₂)),(L₁*sin(α₁)+L₂*sin(2π-α₁-α₂))]

如此，通过获取第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，以及第一运动臂21与第二运动臂22之间的关节夹角的方式，可计算出当前操作件30的位置，即获得操作件30的位置信息。

其中，可由第一角度传感器71检测第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，由第二角度传感器72检测第二运动臂22与第一运动臂21之间的关节夹角，控制器50接收第一角度传感器71的检测结果以及第二角度传感器72的检测结果，从而获取当前操作件30的位置信息。

在其中一个实施例中，第一角度传感器71包括旋转电位器、角速度计或者陀螺仪。第二角度传感器72包括旋转电位器、角速度计或者陀螺仪。

请参阅图6，在其中一个实施例中，步骤S16中，根据关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据的步骤，包括以下步骤：

步骤S161，根据关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系获取操作件的位置信息；

步骤S162，根据位置信息获取操作件30在预设方向上的初始位置，并确定锻炼动作的总数；锻炼动作为操作件30从初始位置到每次回到初始位置的运动过程；

步骤S163，获取每次锻炼动作中距离初始位置最远的最远位置，并根据初始位置和每次最远位置的幅度差值，确定锻炼幅度数据。

其中，初始位置可以为健身设备100启动后自动调整操作件30的统一位置，也可以根据预设时间段的初始时刻的位置信息获得。将操作件30从初始位置到下一次回到初始位置的运动过程，确定为一次锻炼动作，并根据操作件30的位置信息，获取操作件30回到初始位置的总次数，进而确定锻炼动作的总数。每次锻炼动作中，运动过程的路径可能不一样，距离初始位置最远的最远位置也可能不一样。通过依次获取每次锻炼动作中距离初始位置最远的最远位置与初始位置的幅度差值的方式，确定锻炼幅度数据。

示例性的，假设初始位置为y＝20cm，根据操作件30的位置信息获知操作件30一共有15次回到初始位置，则锻炼动作的总数为15次。每次锻炼动作中距离初始位置最远的最远位置依次为50cm、55cm、60cm、58cm、50cm、50cm、52cm、55cm、50cm、55cm、50cm、48cm、50cm、45cm、44cm，相较于初始位置，用户的锻炼幅度数据依次为：30cm、35cm、40cm、38cm、30cm、30cm、32cm、35cm、30cm、35cm、30cm、28cm、30cm、25cm、24cm。

请参阅图7，在其中一个实施例中，在步骤S163根据初始位置和每次最远位置的幅度差值，确定锻炼幅度数据的步骤之后，还包括以下步骤：

步骤S164，判断每次最远位置和初始位置的幅度差值是否大于预设的锻炼幅度；

步骤S165，若是，则确定为有效锻炼动作，并统计有效锻炼动作的总数。

若最远位置和初始位置的幅度差值大于预设的锻炼幅度，则将之确定为有效锻炼动作。若最远位置和初始位置的幅度差值小于预设的锻炼幅度，则将之确定为无效锻炼动作。统计预设时间段内所有有效锻炼动作的次数，获得有效锻炼动作的总数。

继续以上述场景为例，假设预设的锻炼幅度为30cm，则15次锻炼动作中，大于30cm的锻炼动作为第一次至第十一次、第十三次锻炼动作，共计12次有效锻炼动作，第十二次、第十四次以及第十五次为无效锻炼动作，共计3次有效锻炼动作。如此，通过判断用户的锻炼动作是否为有效锻炼动作，便于用户了解锻炼是否到位。在其中一个实施例中，还可以根据有效锻炼动作的总数计算出其他锻炼数据，例如用户在锻炼运动过程中所消耗的卡路里。

在其中一个实施例中，运动臂组件20包括多个运动臂，多个运动臂依次转动连接，位于外侧的其中一个运动臂与基座10转动连接。驱动组件40包括多个电机41，多个电机41用于驱动部分运动臂相对基座10转动。

在一个实施例中，电机41的数量与运动臂的数量相同，多个电机41仅驱动部分的运动臂运动。例如，电机41的数量为两个，运动臂的数量为两个，两个电机41只驱动其中一个运动臂相对基座10转动，而不驱动另外一个运动臂运动，此时，运动臂组件20的运动状态与上述实施例中运动臂组件20包括第一运动臂21的运动状态相同，对其具体限定可以参见上文中对于运动臂组件20包括第一运动臂21的限定，在此不再赘述。再例如，电机41的数量为三个，运动臂的数量为三个，三个电机41仅驱动部分运动臂运动，例如仅驱动其中一个或者其中两个运动臂运动。

在另一个实施例中，被电机41驱动的运动臂分别转动连接，未被电机41驱动的运动臂则可以以固定连接的方式与其余前述的一个运动臂连接。例如，电机41的数量为三个，运动臂的数量为四个。三个电机41最多只能驱动其中三个运动臂相对基座10转动，其余的一个运动臂则与该三个运动臂固定连接，当三个电机41驱动其中三个运动臂转动时，其余的一个运动臂跟随该三个运动臂运动。

图8为本实施例中的力量检测组件80的结构示意图。如图8所示，在其中一个实施例中，力量检测组件80包括固定套单元81、压力检测单元82和传动单元83。

固定套单元81包括压力套811，压力套811用于套设在操作件30上。压力检测单元82设置在压力套811上并用于检测操作件30的受力信息。传动单元83包括传动件831，传动件831设置在操作件30和压力套811之间，并用于减小操作件30和压力套811之间的摩擦力。

其中，固定套单元81用于固定压力检测单元82和传动单元83。具体的，固定套单元81包括压力套811，压力套811可由橡胶、热塑性塑料等制成。由于橡胶或热塑性塑料具有较好的弹性和表面摩擦力，便于用户操作而不容易打滑。

压力检测单元82设置在压力套811上，设置的方式包括但不限于胶接、卡扣等。当用户操作操作件30时，例如推举操作件30，压力检测单元82可以直接检测操作件30的受力信息，从而获取到用户的出力特征数据。

传动单元83设置在操作件30和压力套811之间。当用户操作操作件30时，传动件831绕着操作件30的横截面圆心自由转动，以减小操作件30与压力套811之间的摩擦力，如此，用户在锻炼过程中的握感更加舒适。

请参阅图9，在其中一个实施例中，压力套811包括压力内套812、压力外套813和固定套814，固定套814用于套设在操作件30上，压力内套812套设在固定套814上，压力外套813套设在压力内套812上。压力检测单元82设置在压力内套812和压力外套813之间，并用于检测操作件30的受力信息。传动件831设置在固定套814和压力内套812之间。

压力内套812和压力外套813用于固定压力检测单元82。压力内套812和压力外套813依次套设在操作件30上，而压力检测单元82设置在压力内套812和压力外套813之间。当用户握持压力外套813时，压力检测单元82可以直接检测压力外套813内的操作件30的受力信息，该受力信息准确反映了用户的出力特征数据。此外，压力外套813还用于间隔压力检测单元82和传动件831，防止两者相互干扰。

固定套814用于直接套设在操作件30上，便于将整个力量检测组件80安装在操作件30上。此外，固定套814和压力内套812还用于共同固定传动件831。

本实施例中，由于在操作件30和压力内套812之间设置有传动件831，因此，在用户的手握持在压力外套813，并带动整个操作件30以及力量检测组件80转动时，传动件831能够减小操作件30和压力内套812之间的摩擦力，避免用户的手与压力内套812之间相对转动的幅度很大，而造成用户的手腕受伤，也提高了用户操作操作件30的舒适度。

在其中一个实施例中，压力检测单元82通过导电件与健身设备100的控制器50通信连接，导电件包括但不限于线束、热插拔式卡口或连接端子。压力检测单元82检测到的操作件30的受力信息发送至控制器50中，以便控制器50处理受力信息。

请继续参阅图9，在其中一个实施例中，压力检测单元82包括第一压力传感器821、第二压力传感器822、第三压力传感器823和第四压力传感器824。第一压力传感器821用于检测操作件30在第一方向上的受力信息。第二压力传感器822与第一压力传感器821相邻设置，并用于检测操作件30在第二方向上的受力信息，第二方向与第一方向相互垂直。第三压力传感器823与第一压力传感器821相对设置，并用于检测操作件30在第三方向上的受力信息，第三方向与第一方向相反。第四压力传感器824与第二压力传感器822相对设置，并用于检测操作件30在第四方向上的受力信息，第四方向与第二方向相反。

在其中一个实施例中，以图9为例，第一方向为z轴的正方向，第二方向为y轴的正方向，第三方向为z轴的负方向，第四方向为y轴的负方向。假设第一压力传感器821检测到的力为F1，第二压力传感器822检测到的力为F2，第三压力传感器823检测到的力为F3，第四压力传感器824检测到的力为F4，用户施加的合力为F_user。依据第一压力传感器821、第二压力传感器822、第三压力传感器823和第四压力传感器824检测到的力，即使用户以不同的姿态操作操作件30，也可快速计算出用户施加在操作件30上的合力。请一并结合图8和图10，以操作件30的中心为原点，以第一方向为x轴的正方向，以第二方向为y轴的正方向，建立操作件坐标系o-xyz，具体计算原理如下：

如果用户操作操作件30的位置为某压力传感器所在的位置，则F_user的方向与某压力传感器的检测方向相同。因此，力量检测组件80检测到的F_user的大小等于该压力传感器感应到的压力大小，方向等于该压力传感器感应到的压力的方向。例如，F_user的方向与第四压力传感器824的检测方向相同，则F_user＝F4，且F_user的方向为第四方向。

如果用户操作操作件30的位置为某两个压力传感器之间的位置，则F_user的方向处于某两个压力传感器之间，例如处于第二压力传感器822和第三压力传感器823之间，假设第二压力传感器822测得F_user在第二方向上的分力为F_user1，第三压力传感器823测得F_user在第二方向上的分力为F_user2，则：

F_user1＝F₂；F_user2＝F₃。

若F_user与F_user1在逆时针方向的夹角θ_user，则：

θ_user＝arctan(F_user2/F_user1)＝arctan(F₃/F₂)。

因此，F_user＝F_user1/cos(θ_user)＝F₂/cos(θ_user)＝F₂/cos(arctan(F₃/F₂))。

如此，可根据第二压力传感器822和第三压力传感器823检测到的数据，快速获得用户施加在操作件30上的合力F_user。

在其中一个实施例中，压力检测单元82包括多组压力传感器，多组压力传感器沿操作件30的轴向分布，每组压力传感器包括一个第一压力传感器821、一个第四压力传感器824、一个第三压力传感器823和一个第四压力传感器824。

多组压力传感器沿操作件30的轴向分布，如此，多组压力传感器可检测操作件30轴向上不同位置的受力信息，以更加准确且全面地获得操作件30的受力信息。

请参阅图11，在其中一个实施例中，步骤S16中，根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据的步骤，包括以下步骤：

步骤S166，根据受力信息、关节夹角以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取操作件30在预设方向上的受力大小，确定出力特征数据。

示例性的，假设预设方向为重力方向，预设运动阻力为F_g，F_g与运动臂组件20之间的夹角为α₃。用户施加的合力F_user在重力方向上的分力为F_userg，在水平方向上的分力为F_userh，则：

F_userg＝F_user cos(θ_user)cos(α₃)

F_userh＝F_user cos(θ_user)sin(α₃)

由于F_user以及θ_user可通过上述实施例的多个压力传感器得出，因此可计算出F_usercos(θ_user)。示例性的，继续以上述实施例中的θ_user＝arctan(F₃/F₂)、F_user＝F_user1/cos(θ_user)＝F₂/cos(θ_user)＝F₂/cos(arctan(F₃/F₂))，则F_usercos(θ_user)＝F₂。

然而，当操作件30的位置被改变时，操作件坐标系的原点与相对基座坐标系的原点相对位置发生改变，操作件坐标系相对基座坐标系发生旋转。因此，第二压力传感器822采集到的受力并不是实时采集重力方向的受力，而需要再乘以一个分量cos(α₃)。

而在本实施例中，可通过基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，将实时旋转的操作件坐标系上的受力情况转换为基座坐标系上的受力情况，所获得的操作件30在预设方向上的受力大小能够更加真实反映用户有效的出力特征数据。

其中，由于基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系与运动臂组件20的构型相关，运动臂组件20的构型不同，基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系不同，现分别说明：

当运动臂组件20为一个运动臂的构型时，基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系为：

因此，

式中，α₁为第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，可由角度传感器组件70测得。

同理，当运动臂组件20为两个运动臂的构型时，基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系为：

因此，

式中，α₁为第一运动臂21与基座10之间的关节夹角，α₂为第一运动臂21与第二运动臂22之间的关节夹角，均可分别由第一角度传感器71和第二角度传感器72测得。

综上，根据力量检测组件80检测到的受力信息、运动臂组件20与基座10之间的关节夹角以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，可以获取操作件30在预设方向上的受力大小，并进一步确定出力特征数据。

此外，即便将压力传感器直接安装在操作件30上，能采集到用户施加至操作件30的握持力，但是由于压力传感器所在的坐标系(例如上文的操作件坐标系)会相对基座10发生旋转，因此无法实时检测到用户在预设方向上的作用力，从而导致用户无法知道实际在预设方向上做的有效运动为多少。

而本发明实施例中，根据基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，将操作件坐标系的受力情况转换为基座坐标系的受力情况，因此，在操作件坐标系发生改变时，仍能通过基座坐标系获得操作件30在预设方向上的受力大小，如此，获得的出力特征数据更加真实反映用户有效的出力特征数据。

请参阅图12，在其中一个实施例中，在步骤S12获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息之前，还包括以下步骤：

步骤S11，接收对锻炼信息的输入。

其中，锻炼信息中包括锻炼模式、预设运动阻力、运动时间和运动速度。锻炼模式包括设定方向模式和设定路线模式。

在其中一个实施例中，锻炼信息可以由用户在各种与健身设备100通讯的终端输入。用户输入的方式可以为健身设备100的显示输入设备、手机界面或者计算机界面操作等。

在某些实施例中，锻炼信息可为用户的单次输入。可以理解，用户可一次性输入锻炼模式、预设运动阻力、锻炼时间和运动速度等锻炼信息，则在根据控制驱动组件驱动运动臂组件20相对基座10转动时，健身设备100可以直接依据锻炼信息运行，以供用户进行锻炼。当然，在其他实施例中，锻炼信息还可为用户的历史输入。当锻炼模式、预设运动阻力、锻炼时间和运动速度等信息为根据用户的锻炼信息确定时，该锻炼信息可以被记录下来，通过不断积累，多个锻炼信息形成多个历史锻炼模式。由此，在启动健身设备100时，健身设备100可以输出多个历史锻炼模式，并由用户在多个历史锻炼模式中符合当前锻炼需要的目标锻炼模式，健身设备100则可以根据用户选择的目标锻炼模式控制电机41驱动运动臂组件20相对基座10转动。

在其中一个实施例中，健身数据还包括生理特征数据。

请继续参阅图2，健身设备100还包括心率传感器110和/或体温传感器120。心率传感器110用于检测用户的心率信息。体温传感器120用于检测用户的体温信息。

其中，心率传感器110和/或体温传感器120以可穿戴的形式安装在用户上，检测用户的心率信息和/或体温信息，以便用户了解其在健身过程中的生理特征数据。

在其中一个实施例中，健身设备100还用于与终端通讯连接，以实现人机交互；或者健身设备100上设置有交互设备，以实现人机交互。

其中，终端包括手机、ipad、计算机等。交互设备包括显示输入设备，如显示屏等。用户输入的方式可以为健身设备100的显示输入设备、手机界面或者计算机界面操作等。

健身设备100可以将运动过程中采集到或者处理得出的健身数据，输出至与健身设备100通讯连接的终端，并显示于终端的显示屏上。其中，健身数据可以为操作件30的受力信息，也可以为由处理受力信息后得出的用户的出力特征数据、锻炼幅度数据、有效锻炼次数等。或者，健身设备100也可以将健身数据显示于设置在健身设备100的显示屏上，结合图1，健身设备100的第一运动臂21上可以设有显示屏，则用户可以通过第一运动臂21上的显示屏查阅健身数据；或者，健身设备100也可以设有扬声器，并由扬声器输出健身数据，通知用户目前或者运动完的健身数据。如此，用户可以快速获得其健身数据，并依此做出锻炼调整。

可以理解，用户与终端和/或健身设备100的交互方式可以包括但不限于触控、体感、语音等方式。

在其中一个实施例中，显示的方法包括但不限于文字方式、图形方式、视频方式中的任意一种或多种。

请参阅图13，在其中一个实施例中，本发明还提供一种数据监控装置400，其应用于上述任意一个实施例中的健身设备100。数据监控装置400包括受力信息获取模块410、关节角度获取模块420和健身数据获取模块430。

受力信息获取模块410，用于获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；

关节角度获取模块420，用于获取预设时间段内运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；

健身数据获取模块430，用于根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

关于数据监控装置400的具体限定可以参见上文中对于健身设备100的控制方法的限定，在此不再赘述。上述数据监控装置400中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

步骤S12，获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；

步骤S14，获取预设时间段内运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；

步骤S16，根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

在其中一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现上述其他所有所述实施例中控制方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤S12，获取预设时间段内操作件30在不同位置上的受力信息；

步骤S14，获取预设时间段内运动臂组件20与基座10之间的关节夹角；

步骤S16，根据受力信息、关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据。

在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现上述其他所有所述实施例中控制方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种健身设备，其特征在于，包括：

基座；

运动臂组件，与所述基座活动连接；

操作件，设置在所述运动臂组件上；

力量检测组件，设置在所述操作件上并用于检测预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息，所述受力信息为所述操作件在用户操作操作件时所受的作用力；所述预设时间为完成一次锻炼模式所需的时间；

角度传感器组件，设置在所述运动臂组件上并用于检测所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角；和

控制器，用于根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据，所述健身数据包括用户在预设方向上的出力特征数据以及锻炼幅度数据。

2.根据权利要求1所述的健身设备，其特征在于，所述运动臂组件包括多个运动臂，多个所述运动臂依次转动连接，位于外侧的其中一个所述运动臂与所述基座转动连接；

所述健身设备还包括驱动组件，所述驱动组件包括多个电机，多个所述电机与多个所述运动臂一一对应，并分别用于驱动多个所述运动臂相对所述基座转动。

3.根据权利要求2所述的健身设备，其特征在于，所述运动臂组件包括：

第一运动臂，与所述基座转动连接，并在连接处形成第一关节；和

第二运动臂，与所述第一运动臂转动连接，并在连接处形成第二关节，所述操作件设置在所述第二运动臂的远离所述第二关节的位置上；

所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动所述第一运动臂绕着所述第一关节相对所述基座转动，所述第二电机用于驱动所述第二运动臂绕着所述第二关节相对所述第一运动臂转动。

4.根据权利要求3所述的健身设备，其特征在于，所述角度传感器组件包括第一角度传感器和第二角度传感器；

所述第一角度传感器设置在所述第一运动臂上并与所述控制器电连接，并用于检测所述第一运动臂与所述基座之间的关节夹角，并将检测结果发送至所述控制器；

所述第二角度传感器设置在所述第二运动臂上并与所述控制器电连接，并用于检测所述第二运动臂与所述第一运动臂之间的关节夹角，并将检测结果发送至所述控制器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的健身设备，其特征在于，所述力量检测组件包括压力检测单元，所述压力检测单元包括：

第一压力传感器，用于检测所述操作件在第一方向上的受力信息；

第二压力传感器，与所述第一压力传感器相邻设置，并用于检测所述操作件在第二方向上的受力信息，所述第二方向与所述第一方向相互垂直；

第三压力传感器，与所述第一压力传感器相对设置，并用于检测所述操作件在第三方向上的受力信息，所述第三方向与所述第一方向相反；和

第四压力传感器，与所述第二压力传感器相对设置，并用于检测所述操作件在第四方向上的受力信息，所述第四方向与所述第二方向相反。

6.根据权利要求1至4任一项所述的健身设备，其特征在于，所述健身设备还包括：

心率传感器，用于检测用户的心率信息；

和/或体温传感器，用于检测用户的体温信息。

7.一种数据监控方法，其特征在于，应用于健身设备，所述健身设备包括基座、运动臂组件及操作件；所述运动臂组件与所述基座活动连接；所述操作件设置在所述运动臂组件上；所述数据监控方法包括：

获取预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息；所述受力信息为所述操作件在用户操作操作件时所受的作用力；所述预设时间为完成一次锻炼模式所需的时间；

获取所述预设时间段内所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角；

根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据，所述健身数据包括用户在预设方向上的出力特征数据以及锻炼幅度数据。

8.根据权利要求7所述的数据监控方法，其特征在于，所述根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据的步骤，包括：

根据所述受力信息、所述关节夹角以及所述基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取所述操作件在预设方向上的受力大小，确定所述出力特征数据。

9.根据权利要求7所述的数据监控方法，其特征在于，所述根据所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据的步骤，包括：

根据所述关节角度以及所述基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系获取所述操作件的位置信息；

根据所述位置信息获取所述操作件在所述预设方向上的初始位置，并确定锻炼动作的总数；所述锻炼动作为所述操作件从所述初始位置到每次回到所述初始位置的运动过程；

获取每次所述锻炼动作中距离所述初始位置最远的最远位置，并根据所述初始位置和每次所述最远位置的幅度差值，确定锻炼幅度数据。

10.根据权利要求9所述的数据监控方法，其特征在于，在根据所述初始位置和每次所述最远位置的幅度差值，确定锻炼幅度数据的步骤之后，还包括：

判断每次所述最远位置和所述初始位置的幅度差值是否大于预设的锻炼幅度；

若是，则确定为有效锻炼动作，并统计所述有效锻炼动作的总数。

11.根据权利要求7所述的数据监控方法，其特征在于，在所述获取预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息的步骤之前，还包括：

接收对锻炼信息的输入；所述锻炼信息中包括锻炼模式、预设运动阻力、运动时间和运动速度。

12.一种数据监控装置，其特征在于，应用于健身设备，所述健身设备包括基座、运动臂组件及操作件；所述运动臂组件与所述基座活动连接；所述操作件设置在所述运动臂组件上；所述数据监控装置包括：

受力信息获取模块，用于获取预设时间段内所述操作件在不同位置上的受力信息；所述受力信息为所述操作件在用户操作操作件时所受的作用力；所述预设时间为完成一次锻炼模式所需的时间；

关节角度获取模块，用于获取所述预设时间段内所述运动臂组件与所述基座之间的关节夹角；

健身数据获取模块，用于根据所述受力信息、所述关节角度以及基座坐标系与操作件坐标系之间的转换关系，获取健身数据，所述健身数据包括用户在预设方向上的出力特征数据以及锻炼幅度数据。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被控制器执行时实现权利要求7至11中任一项所述方法的步骤。

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